技术创新：技术发展的核心要素

“创新是技术发展的核心所在，也是技术对人类富有挑战意义的内在原因。”在人类历史的长河中，每一项技术的问世都是创新的结果，都闪烁着创新的光芒。教具这一具备科学性和技术性的特殊专用物品，也在不断地推陈出新。新教具（实验装置）的研发和旧教具（实验装置）的改进都是创新在推动，因而教具（实验装置）的发展需要创新，创新是推动教具（实验装置）发展的动力。自制教具的问世是技术创新的结果，具有创新性。

【案例2】 技术革新教具——改进的验证动量守恒定律学生实验装置

（一）发现与明确问题

教科书上设计的《验证动量守恒定律》学生实验，学生实际操作时存在三个问题：

1.地上铺白纸不好固定，容易错位；人多组多，相互拥挤，更易挪动白纸，会增大实验时的偶然误差。

2.入射小球和被碰小球相撞、飞出、落地后反弹又落地，入射小球第二次的落地点接近被撞小球首次的落地点，点迹印痕不易区分，会大大降低实验精度。

3.相撞落地的两小球反弹几次后在地上乱滚，难以控制。多人寻找小球使实验室乱作一团，将严重降低预期实验效果。

（二）制定设计方案

对原实验装置设计方案大胆质疑，并就三个问题进行反复研究论证后，确定了创新措施：

1.将白纸由地面移到实验桌面，并用透明胶带粘接固定，用以消除因纸移动而引起的偶然误差，可解决第一个问题。白纸的上移，必然引起碰撞实验器的上移，将碰撞实验器安装在放置于实验桌面上的铁架台立柱上。弹起后将要再次落到桌面上的小球m1和m2，以解决两小球反弹下落在纸上乱打点迹的难题，保证实验精度。

图4(www.xing528.com)

2.如图4所示，用A、B两个沙盘分别接纳两个小球相碰下落、撞桌

3.两沙盘接纳两个小球，消除小球在地上乱滚、学生到处寻找的混乱现象。

（三）实验装置原型重组

1.制作两个沙盘。制作木盒或选用现成的废旧包装盒。

2.组装实验装置。在铁架台立柱上设法固定碰撞实验器斜槽后，参照图4所示按以下顺序操作：在桌面铺放并粘接固定白纸——在白纸上铺放复写纸——摆放铁架台且调整斜槽方向——试放两沙盘位置——调整小铅垂高低。以上流程基本设定，除铺放复写纸和调整小铅垂高低可变动次序外，其它流程不应调整。

（四）测试评估

经多次按设计流程实验操作试验，该创新实验装置达到了解决三个问题的设计要求，操作也简单方便，明显提高了实验效果。

（五）设计方案优化

通过多轮学生实验，发现有两处还须改进：一是沙盘应为矩形，且B盘深而A盘浅（改后既使用方便又接纳小球效果好）；二是桌夹加垫子固定斜槽不牢固，未能达到将斜槽“竖直地架稳”目标（后采用给斜槽下面的U形铁上焊接一截直径为10mm铁棒的方法，用烧瓶夹和复口铁夹终于将斜槽“竖直地架稳”在铁架台立柱上了）。